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Academic year: 2021

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Texte intégral

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HAL Id: tel-01326580

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01326580

Submitted on 4 Jun 2016

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Dissecting mechanisms underlying increased

TLR7-mediated IFNα production in pDCs in

physiological and pathophysiological settings : between

sex differences and HIV-1-HCV co-infection

Morgane Griesbeck

To cite this version:

Morgane Griesbeck. Dissecting mechanisms underlying increased TLR7-mediated IFNα production in pDCs in physiological and pathophysiological settings : between sex differences and HIV-1-HCV co-infection. Immunology. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2015. English. �NNT : 2015PA066444�. �tel-01326580�

(2)

 

         

         

 

 

 

Thèse  de  Doctorat  de  l’Université  Pierre  et  Marie  Curie  

 

Ecole  doctorale  :  Physiologie,  Physiopathologie  et  Thérapeutique  (ED394)  

Spécialité  :  Immunologie  

 

 

 

Présentée  Par  

 

Morgane  GRIESBECK  

 

Pour  Obtenir  le  grade  de    

 

Docteur  de  l’Université  Pierre  et  Marie  Curie  

 

Sujet  de  Thèse    

 

Dissecting  mechanisms  underlying  increased  TLR7-­‐mediated  IFNα  

production  in  pDCs  in  physiological  and  pathophysiological  settings:  

 

Between  sex  differences  and  HIV-­‐1-­‐HCV  co-­‐infection  

 

 

 

Soutenue  le  2  juin  2015  devant  le  jury  composé  de:    

Professeur  François  LEMOINE                 Président  

Docteur  Marc  DALOD                   Rapporteur  

Docteur  David  DURANTEL                 Rapporteur  

Docteur  Jean-­‐Philippe  HERBEUVAL               Examinateur  

Docteur  Arnaud  MORIS                   Examinateur  

Professeur  Brigitte  AUTRAN                 Directeur  de  these   Professeur  Marcus  ALTFELD                 Co-­‐directeur  de  thèse    

(3)

 

(4)

Acknowledgment/Remerciements  

 

To  my  two  co-­‐mentors,  Pr.  Brigitte  Autran  and  Pr.  Marcus  Altfeld      

Dear  Marcus,  I  would  like  to  express  my  deepest  and  sincere  gratitude  to  you.  It  has  been  a  pleasure  to  work   with  you  from  day  one.  I  learned  a  lot  scientifically  and  humanely.  You  allowed  me  to  discover  many  techniques   and  to  participate  to  international  conferences.    You  taught  me  to  write  a  grant  proposal  and  scientific  articles   but  also  to  stay  focused.  Our  discussions  were  always  invigorating.    Thanks  for  having  been  a  dedicated  mentor   all  along.  

Dear   Brigitte,   I   would   like   to   thank   you   for   your   trust   and   guidance.   Your   optimism   during   the   last   doubtful   months  of  PhD  kept  me  motivated.  I  am  also  grateful  for  your  understanding  regarding  my  trips  to  Boston.     I  learned  a  lot  in  the  past  year  or  so  from  a  clinical  perspective  and  it  broadened  my  thoughts  as  a  researcher.      

 

To  the  members  of  my  PhD  committee  

 

I  would  like  to  sincerely  thank  Dr.  Marc  Dalod  and  Dr.  David  Durantel  for  the  careful  review  of  my  manuscript   and  Pr.  François  Lemoine  for  chairing  my  PhD  committee.  I  also  thank  Dr.  Arnaud  Moris  for  his  participation  and   for  being  so  welcoming  on  this  day  back  in  2012  at  Keystone  when  I  introduced  myself  as  his  future  (but  coming   from   nowhere)   collaborator   on   autophagy.   I   would   like   to   particularly   thank   Dr.   Jean-­‐Philippe   Herbeuval   for   spending  time  discussing  the  organization  of  the  present  manuscript.  The  passion  with  which  you  always  talked   about  pDCs  and  type  I  IFNs  was  so  very  refreshing.  

 

 

To  Judy  Chang  

 

You  were  the  first  to  inspire  me  to  do  a  PhD  and  you  made  it  possible.  You  provided  unlimited  support  in  so   many  instances.  I  knew  I  could  always  rely  on  you.  You  taught  me  everything  I  know  about  flow  cytometry.  You   spent  time  reading  over  my  writings,  helping  me  preparing  oral  presentations,  until  I  felt  confident  enough.  I   loved  our  discussions.  You  too  were  a  dedicated  mentor  to  me.    

 

 

To  all  the  Altfeld’s  lab  past  and  present  members  

 

Phil,  thanks  for  your  precious  help.  I  will  always  be  up  for  one  hazelnut  pastry  (or  two)  at  Tatte   Mike,  please  stay  as  you  are  and  stop  “freaking  out”  

Eileen,  thanks  for  your  always  insightful  comments.  Your  scientific  dedication  is  inspiring.  

I  would  like  to  thank  Stephanie  Jost,  Christian  Korner,  Wilfredo  Garcia-­‐Beltran,  Nienke  Van  Teijlingen,  Angelique   Hoelzemer,  Christine  Palmer,  Erin  Doyle,  Robert  J.  Lindsay  and  so  many  others.  It  was  such  a  pleasure  working   with  you.  I  also  thank  Gloria  Martrus,  Susanne  Ziegler,  Heike  Hildebrandt  and  Anaïs  Chapel  for  welcoming  me  at   the  HPI.  

 

Aux  membres  de  l’équipe  du  Pr.  Autran  et  aux  équipes  partenaires    

Un  énorme  merci  à  ma  collègue  et  amie  Zineb  Sbihi.  Comme  je  te  le  dis  tout  le  temps,  je  ne  sais  pas  comment   j’aurais  fait  sans  toi.    

Merci  à  Amandine  Emarre  et  Guislaine  Carcelain  de  m’avoir  aidé  à  surmonter  les  moments  de  stress.    

Merci  à  Amélie  Guihot,  Chiraz  Hamimi,  Assia  Samri,  aux  filles  du  T4/T8  et  à  tous  les  autres,  pour  avoir  rendu  la   vie  au  laboratoire  plus  agreeable.  

Merci  à  Véronique  Morin,  Anne  Oudin  et  Rima  Zoroob  pour  m’avoir  accueillie  dans  votre  laboratoire  de  biologie   moléculaire  et  surtout  pour  m’avoir  aidé  pour  mes  expériences  de  silencing!  

(5)

Merci  à  mes  collaborateurs  du  projet  HepACT-­‐VIH  en  particulier  à  Christine  Blanc  et  Michèle  Pauchard,  au  Dr.   Marc-­‐Antoine  Valantin  et  au  Dr.  Bottero.  

Merci   à   Catherine   Blanc   et   Aurélien   Corneau   pour   m’avoir   épaulé   et   pour   leur   aide   sur   la   plateforme   de   cytométrie  

 

To  all  the  other  significant  persons  I  crossed  paths  with  during  these  almost  four  years  and  to  my  friends

 

 

In   particular   I   would   like   to   thank   Julie   Boucau   for   our   girls   and   paint   nights   in   Boston   and   for   being   an   outstanding  troubleshooter,  to  Sylvie  LeGall  for  interesting  discussion,  to  Armon  Sharei  and  Filippos  Porichis  for   critical  technical  support,  Lise  Chauveau  and  Nikaïa  Smith  for  their  dedication  to  silence  IRF5  in  pDCs.  

 

À  ma  famille      

 

Maman,  sans  toi  je  n’en  serais  pas  là.  Ton  amour  inconditionel  est  ma  plus  grande  force.   Papa  merci  de  t’être  si  bien  occupé  de  ta  grande  (et  pas  toujours  très  débrouillarde)  fille   Boubi,  merci  de  me  soutenir  dans  tous  mes  projets  et  de  croire  en  moi  

Un  gros  bisou  à  mes  soeurs,  Manon  et  Alix.  Je  souhaite  que  nous  restions  toujours  présentes  les  unes  pour  les   autres  

Camille,  Titouan  et  Cathy,  merci  d’avoir  rendu  ces  moments  loin  de  Georgio  plus  doux.    

Merci   à   mon   papy,   mon   parrain   Michel,   à   mes   tantes   Martine   et   Christine,   à   mes   cousins   et   cousines,   à   ma   grand-­‐mère    

Louloute,  tu  es  notre  petit  rayon  de  soleil  à  tous  

Une  pensée  pour  toi,  Mamie.  Je  vous  garde  dans  mon  coeur,  toi  et  Papy  Roland.    

Les  moments  partagés  avec  vous  tous  sont  les  plus  précieux  à  mes  yeux.  Je  vous  aime  tous  profondément.  

 

 

Georgioyin  yév  mér  éndanikin    

 

Im  hokis,  gayankis  métch  bidi  chi  mornam  jamanagnéré  vor  miyasin  antsousink  .Ge  chénoragalém  kéz  vor  inzi   héd   jébdatsir   amén   ourakh   adénéré,   yév   sirdés   jébdétousir   téjvar   jamanagnéré.   Chad   ourakh   yev   hébardém   amén  inchmov  vor  miyasin  gazmétsink.  

Méndz  chénorhagaloutchiyoun  Séllayin,  Robinin  yev  Claudioyin  vor  kovés  nérga  gétsan  yév  tsérkernin  pats  inzdi  

(6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“Tout  est  mystère  et  la  clé  d’un  mystère  est  un  autre  mystère”    

Ralph  Waldo  Emerson  

 

 

(7)
(8)

 

Table  of  Contents  

 

Résumé  de  la  thèse

 ...  19  

 

Preface  ...  21  

 

Introduction

 ...  23  

I.  Orchestration  of  the  multifaceted  functions  of  plasmacytoid  dendritic  cells  around  IFNα  production

 ...  25  

1.

 

Plasmacytoid  dendritic  cells:  “Professional  producers  of  IFNα”  ...  25

 

1.1.  General  characteristics  of  the  plasmacytoid  dendritic  cells  ...  25

 

1.2.  Features  of  a  uniquely  powerful  IFNα  secretion  capacity  ...  28

 

1.3.  pDC-­‐like  models  ...  30

 

2.

 

pDC  functions  ...  31

 

2.1

 

Major  role  in  the  orchestration  of  immune  responses  following  pathogen  sensing  ...  31

 

2.2.

 

Cytotoxic  functions  of  pDCs  ...  35

 

2.3.

 

Tolerogenic  function  of  pDCs  ...  35

 

II.  Regulation  of  the  TLR7/IFN  pathway  in  pDCs  ...  37  

1.

 

Fine  tuning  of  type  I  IFN  responses  ...  37

 

1.1.  The  type  I  IFNs  family  and  the  IFNα  subtypes:  Between  redundancy  and  specificities  ...  37

 

1.2.  The  canonical  type  I  IFN-­‐induced  signaling  pathway  or  Jak-­‐STAT  pathway  ...  39

 

1.3.

 

Modulation  of  type  I  IFN  signaling  ...  40

 

1.4.  Stochastic  nature  of  ISGs  expression  ...  41

 

2.  Regulation  of  the  TLR7/TLR9  pathway  in  pDCs  ...  42

 

2.1.  Signaling  through  endosomal  TLR7  and  TLR9  ...  42

 

2.2.  Endosomal  trafficking  ...  43

 

2.3.  pDC-­‐specific  inhibitory  receptors  ...  44

 

3.  The  interferon  regulatory  factor  5  ...  45

 

3.1.

 

Alternative  promoter  splicing  of  IRF5  Gene  ...  45

 

3.2.  IRF5  isoforms  and  cell-­‐type  specific  expression  pattern  ...  46

 

3.3.  IRF5  activation  ...  47

 

3.4.  IRF5  Polymorphism  ...  48

 

3.5.  IRF5  functions  ...  49

 

4.  Central  role  of  the  interferon  regulatory  factors  family  in  the  regulation  pDC  TLR7/9  responses  ...  50

 

III.  Disease-­‐promoting  type  I  IFNs  ...  53  

1.  Protective  role  of  type  I  IFNs  ...  53

 

2.  Dichotomic  role  of  type  I  IFNs  in  viral  infection:  Insights  from  the  LCMV  model  ...  54

 

3.  Deleterious  effect  of  type  I  IFNs  in  systemic  lupus  erythematosus  ...  55

 

IV.  Detrimental  role  of  IFNα  in  chronic  HIV-­‐1  infection  ...  57  

1.  Immune  activation  and  inflammation  as  drivers  of  HIV-­‐1  disease  progression  ...  57

 

1.1.  Phases  of  HIV-­‐1  infection  ...  57

 

1.2.  Clinical  relevance  of  HIV-­‐1-­‐mediated  immune  activation  and  inflammation  in  the  context  of   antiretroviral  therapy  ...  58

 

2.  Innate  sensing  of  HIV-­‐1  and  IFNα  response  ...  60

 

2.1  TLR7-­‐dependent  recognition  of  HIV-­‐1  by  pDCs  as  a  major  driver  of  IFNα  production  in  HIV-­‐1  infection  60

 

(9)

2.2.  HIV-­‐1  recognition  by  non-­‐pDCs  and  contribution  to  IFN  response  and/or  immune  activation  ...  60

 

2.3.  ISGs  induction  ...  62

 

3.  Dynamics  of  pDC  in  HIV-­‐1  infection  ...  62

 

3.1.  Susceptibility  to  HIV-­‐1  infection  and  depletion  of  pDCs  in  the  peripheral  blood  in  HIV-­‐1  infection  ...  62

 

3.2.  Rapid  and  significant  recruitment  of  pDCs  to  lymph  nodes  ...  64

 

3.3.  Rapid  and  long-­‐lasting  accumulation  of  pDC  in  the  gut  ...  64

 

3.4.  Skewed  maturation  and  persistently  IFNα-­‐secreting  phenotype  of  pDCs  in  HIV-­‐1  infection  ...  65

 

4.

 

Role  of  type  I  IFN  in  HIV-­‐1-­‐mediated  chronic  immune  activation  ...  66

 

4.1.  Persistent  type  I  IFN  signaling  as  a  characteristics  distinguishing  pathogenic  versus  non-­‐pathogenic  SIV   infection  ...  Error!  Bookmark  not  defined.

 

4.2.  Mechanisms  underlying  deleterious  effect  of  IFNα  ...  68

 

5.  Modulation  of  type  I  IFNs  responses  in  HIV-­‐1  infection  ...  72

 

5.1.  Insights  from  specific  models  of  infection  ...  72

 

5.2.  Targeted  modulation  of  type  I  IFN  signaling  in  vivo  ...  73

 

V.  Sex  differences  in  IFNα  and  HIV-­‐1  infection  ...  76  

1.

 

Mechanisms  underlying  sexual  dimorphism  in  immune  responses  ...  76

 

1.1.  Sexual  dimorphism  in  immune  responses  ...  76

 

1.2.

 

Modulation  of  immune  responses  by  estrogen  signaling  ...  76

 

1.3.  Modulation  of  immune  responses  by  X-­‐linked  factors  ...  80

 

2.

 

Sex  differences  in  the  natural  course  of  HIV-­‐1  infection  ...  80

 

2.1.  Sex  differences  in  HIV-­‐1  acquisition  and  transmission  ...  81

 

2.2.  Sex  differences  in  Viral  Load  and  Immunopathology  ...  82

 

3.  Sex  differences  in  the  production  of  IFNα  ...  84

 

V.  HIV-­‐1-­‐HCV  co-­‐infection  ...  86  

1.

 

Natural  course  of  HCV  infection  ...  86

 

1.1.  HCV  tropism  ...  86

 

1.2.  Immune  dysfunction  in  chronic  HCV  infection  ...  86

 

2.

 

HCV  sensing  and  IFN  induction  ...  88

 

2.1.  Innate  sensing  of  HCV  ...  88

 

2.2.  pDC  sensing  of  HCV  and  IFNα  production  ...  90

 

2.3.  Importance  of  TLR7  signaling  ...  91

 

2.4.  Crosstalk  between  type  I  and  type  III  IFNs  in  HCV  infection  ...  92

 

2.5.  Mechanisms  of  HCV  interference  with  the  type  I  IFN  response  ...  93

 

3.

 

HCV  treatment  outcome  and  IFNα  signaling  ...  94

 

3.1.  PegIFNα2/RBV  as  HCV  treatment  ...  95

 

3.2.  Association  between  the  pre-­‐activation  of  the  IFN  pathway  and  refractiveness  to  pegIFNα/RBV  ...  95

 

3.3.

 

Impact  of  the  IFNL  polymorphism  on  HCV  treatment  ...  96

 

3.4.  IFNα  signaling  in  IFN-­‐free  regimen  ...  97

 

4.

 

pDCs  in  HCV  infection  ...  98

 

4.1.  Reduced  numbers  of  circulating  pDCs  in  chronic  HCV  infection  and  trafficking  to  the  liver  ...  98

 

4.2.  pDCs  impairment  in  chronic  HCV  infection  ...  98

 

4.3.  pDCs  and  PegIFN/Rib  treatment  ...  99

 

5.

 

Increased  burden  in  HCV-­‐HIV-­‐1-­‐coinfection  ...  99

 

5.1.  Epidemiological  data  on  the  reciprocal  effect  of  HCV  and  HIV-­‐1  on  disease  progression  and  mortality  99

 

5.2.  Increased  immune  activation  and  inflammation  in  HIV-­‐1-­‐HCV  co-­‐infected  individuals  ...  100

 

6.    Accelerated  hepatic  fibrosis  in  HIV-­‐1-­‐HCV  co-­‐infection  ...  102

 

6.1.  Evaluation  of  liver  fibrosis  in  HIV-­‐1-­‐HCV  co-­‐infection    ...  102  

6.2  Mechanisms  of  hepatic  fibrosis  ...  103

 

6.3  Role  of  pDCs  in  liver  fibrosis  ...  104

 

(10)

6.5.  Hepatic  fibrosis  as  a  driver  of  systemic  immune  activation  and  inflammation  in  HIV-­‐1-­‐HCV  co-­‐infection….104    

7.  Sex  differences  in  HIV-­‐1-­‐HCV  co-­‐infection  ...  105

 

   

Hypothesis  and  specific  aims

   ...  111  

 

Results

 ...  113  

Study  n°1  ...  115  

Study  n°2  ...  155  

 

Methods

 ...  205  

 

Discussion,  Presentation  of  supplementary  data  and  Perspectives

   ...  215  

I.  IRF5  as  a  mediator  of  increased  pDCs  IFNα  response  in  females  ...  217  

1.

 

Results  obtained  ...  217

 

2.

 

Contribution  of  IRF5  isoforms  and  polymorphisms  to  its  role  in  the  transcription  of  IFNα  ...  217

 

3.          How  ERα  may  regulate  IRF5  expression  and  potential  role  of  X-­‐chromosome  ...  219

 

4.

 

Potential  role  of  IRF7  ...  221

 

5.

 

Unresolved  questions  on  sex  differences  in  pDC  IFNα  response  and  requirements  of  pertinent  models   for  further  studies  ...  221

 

II.  Altered  IFNα  responses  and  increased  inflammation  impacts  HCV  disease  severity  in  ART-­‐treated  

HIV-­‐1-­‐HCV  co-­‐infected  patients  ...  222  

1.

 

Results  obtained  ...  222

 

2.  Biological  interpretation  of  the  association  between  ISGs  and  fibrosis  severity  ...  223

 

3.  Clinical  relevance  of  our  findings  and  limitations  of  our  study  ...  224

 

III.  Relevance  of  pDC-­‐derived  type  I  IFNs  as  therapeutic  target  for  HIV-­‐1  infection  ...  225  

1.  Contribution    of  pDC-­‐derived  IFNs  in  immune  responses  ...  225

 

1.1.  Evolutionary  perspectives  ...  225

 

1.2.  Respective  role  of  pDCs  and  non-­‐pDCs  cells  in  type  I  IFN  production  during  viral  infection  ...  226

 

2.  Potential  of  type  I  IFN  inhibition  in  HIV-­‐1  therapeutic  strategies  ...  227

 

2.1.Timing  and  duration:  Key  consideration  for  therapeutic  blockade  of  type  I  IFNs  in  pDCs  in  HIV-­‐1   infection                        2.2.  Targeted  blockade  of  type  I  IFNs  action  ...  227

 

2.3.  Functional  blockade  of  pDCs  ...  228

 

2.4.  Models  for  in  vivo  validation  ...  231

 

3.  Therapeutic  potential  of  type  III  IFNs  ...  231

 

IV.    Open  questions  on  pDCs  and  type  I  IFNs:  What  I  would  be  interested  in  studying  next  ...  232  

REFERENCES

 ...  237  

Annexes

 ...  267  

 

 

(11)
(12)

List  of  abbreviations  

 

3C     Chromosome  conformation  capture   4E-­‐BP     4E  binding  protein  

α-­‐SMA     α-­‐smooth-­‐muscle  actin  

ADAR-­‐1     Adenosine  deaminase  acting  on  RNA-­‐1   Ag     Antigen  

AGM         African  green  monkeys    

AIDS       Acquired  immunodeficiency  syndrome   ALT     Alanine  transaminase  

AMP     Antimicrobial  peptide   AP-­‐1     Activator  protein  1  

AP-­‐3     Adaptor-­‐related  protein  complex  3   APC     Antigen-­‐presenting  cell  

APOBEC   Apolipoprotein  B  mRNA  editing  enzyme,  catalytic  polypeptide-­‐like   APRI     Aspartate  aminotransferase-­‐to-­‐platelet  ratio  index  

Arm     Armstrong  strain  of  LCMV   ART       Antiretroviral  therapy   AST     Aspartate  aminotransferase   ATF5     Activating  transcription  factor  5   AZT     Azidothymidine  

Bcl2A1     Bcl2-­‐related  protein  A1   BCR     B  cell  receptor  

BDCA       Blood  dendritic  cell  antigen  

Blimp-­‐1     B  lymphocyte-­‐induced  maturation  protein   BLNK     B  cell  linker  

BLOC     Biogenesis  of  lysosome-­‐related  organelle  complexes   BM     Bone  marrow  

BMI     Body  mass  index     BrdU       Bromodeoxyuridine  

BST-­‐2       Bone  marrow  stromal  antigen  2   BTK     Bruton’s  tyrosine  kinase  

BTLA     B  and  T  lymphocyte  attenuator   CBP     CREB-­‐binding  protein  

CCL     C-­‐C  motif  ligand  

CCR     C-­‐C  chemokine  receptor   CD2AP       CD2-­‐associated  protein     cDC       Conventional  dendritic  cells  

CDC     Centers  for  disease  controls  and  prevention   CDLN1     Claudin-­‐1  

CEB1     HECT  And  RLD  domain  containing  E3  ubiquitin  protein  ligase  5   ChemR23   Chemerin  receptor  23  

ChIP     Chromatin  Immunoprecipitation   Cl13     Clone  13  strain  of  LCMV  

CLP     Common  lymphoid  progenitors   CMP       Common  myeloid  progenitors   CMV     Cytomegalovirus  

CNS     COP9  signalosome  

COP9     Constitutive  photomorphogenesis  9   CTCF     CCCTC  binding  factor  

CTL       Cytotoxic  CD8+  T  lymphocyte    

(13)

CXCL     C-­‐X-­‐C  motif  ligand  

CXCR     C-­‐X-­‐C  chemokine  receptor  

DAA     Direct-­‐acting  antiviral   Dap12     DNAX  activation  protein  12   DBD     DNA  binding  domain   DC       Dendritic  cell  

DCIR     Dendritic  cell  immunoreceptor   Dcp2     mRNA-­‐decapping  protein  2  

DC-­‐SIGN   Dendritic  cell-­‐specific  ICAM-­‐3-­‐grabbing  non-­‐integrin   DHEA       Dehydroepiandrosterone  

DHEAS     Dehydroepiandrosterone  sulfate   Dock2     Dedicator  of  cytokinesis  2   DR     Death  receptor  

DS     Degree  of  skewing  

DSIF     DRB  sensitivity-­‐inducing  factor   dsRNA/DNA   Double-­‐stranded  RNA/DNA   DUSP1     Dual  specificity  phosphatase  1   E1     Estrone  

E2     17β-­‐oestradiol   E3     Estriol  

EC     Elite  controller   ECM     Extracellular  matrix     EGF     Epidermal  growth  factor    

EI2AK     Eukaryotic  translation  initiation  factor  2-­‐alpha  kinase     eiF     Eukaryotic  translation  initiation  factor  

EIF4EBP-­‐1   eIF4E-­‐binding  protein  1   EMP     Endothelial  microparticule   ER         Endoplasmic  reticulum   ER     Estrogen  receptor  

ERE     Estrogen  responsive  element   FcγRII     Fc-­‐gamma  receptor  II  

FISH     Fluorescent  in  situ  hybridization   Flt-­‐3     Fms-­‐related  tyrosine  kinase  3   Flt-­‐3L     Fms-­‐related  tyrosine  kinase  3  ligand     FOXO3     Forkhead  box  protein  O3  

FPR3     Formyl  peptide  receptor  3   FSW     Female  sex  worker  

GALT     Gut-­‐associated  lymphoid  tissue   GAS     Gamma  interferon  activation  site   GAT1     GATA  binding  protein  1  

GI     Gastrointestinal  

GM-­‐CSF     Granulocyte-­‐macrophage  colony-­‐stimulating  factor   GPER1     G  protein-­‐coupled  estrogen  receptor  1  

GrB     Granzyme  B  

GWAS       Genome-­‐wide  association  study  

H3K9me2   Histone  mark  histone  H3  lysine  9  dimethylation   HAART         Highly  active  antiretroviral  treatment  

HAT     Histone  acetyltransferase   HCV     Hepatitis  C  virus  

HCVcc     Cell-­‐culture-­‐adapted  strains  of  HCV   HDAC       Histone  deacetylase  

(14)

HEV     High  endothelial  venules   HIV-­‐1     Human  immunodeficiency  virus   HMGB1     High  mobility  group  B1  

HSC     Hematopoietic  stem  cells   HSC     Hepatic  stellate  cells  

HSD     Hydroxysteroid  dehydrogenase   HSP     Heat  shock  protein  

HS/PC     Hematopoietic  stem/progenitor  cell   HSV     Herpes  simplex  virus  

I/R     Ischemia/reperfusion   IAD     IRF  association  domain  

ICAM-­‐1     Intracellular  adhesion  molecule  1   ICOS-­‐L     Inducible  T  cell  co-­‐stimulator  ligand  

IFIT     Interferon-­‐induced  protein  with  tetratricopeptide  repeats  1   IFN         Interferon  

IFNAR       IFNalpha  receptor    

IGF1     Insulin-­‐like  growth  factor  1   IKK     IκB  kinase  

IL       Interleukin  

ILT-­‐7         Immunoglobulin-­‐like  transcript  7   Indel     Insertion/deletion  

iNKT     Invariant  Natural  Killer  T  cell  

IDO     Indoleamine-­‐pyrrole  2,3-­‐dioxygenase   IDU     Intravenous  drug  user  

IFI16       Gamma-­‐interferon-­‐inducible  protein  16   IP-­‐10       Interferon  γ-­‐inducible  protein  10   IPC     IFN-­‐producing  cells  

IRAK     IL-­‐1  receptor-­‐associated  kinase   IRES     Internal  ribosomal  entry  site   IRF     Interferon  regulatory  factor  

IRFE     Interferon  regulatory  factor  binding  element   ISG     Interferon-­‐stimulated  genes  

ISGF3     ISG  factor  3  

ISP     ISG-­‐encoded  protein  

ISRE     IFN-­‐stimulated  response  element  

ITAM     Immunoreceptor  tyrosine-­‐based  activation  motif  

Jak1       Receptor-­‐associated  protein  tyrosine  kinases  Janus  kinase  1   JFH-­‐1     Japanese  fulminant  hepatitis-­‐1  

JNK     c-­‐Jun  N-­‐terminal  kinase   KC     Kupffer  cells  

LAG3     Lymphocyte  activation  gene  3  

LAMP     Lysosomal-­‐associated  membrane  protein   LAP     LC3-­‐associated  phagocytosis  

LBD     Ligand-­‐binding  domain   LC     Langerhans  cells  

LC3     Microtubule-­‐associated  protein  1A/1B-­‐light  chain  3   LCMV     Lymphocytic  choriomeningitis  virus  

LEAP-­‐2     Liver  expressed  antimicrobial  peptide-­‐2   LFA     Lymphocyte  function-­‐associated  antigen  

LILRA4       Leukocyte  immunoglobulin-­‐like  receptor  subfamily  A  member  4   LNA     Locked  nucleic  acid  

(15)

LN         Lymph  Node   LPS     Lipopolysaccharide  

MAKK6     Mitogen-­‐activated  protein  kinase  kinase  6   MAM     Mitochondrial-­‐associated  membrane   MAPK     Mitogen-­‐activated  protein  kinase  

MARCH1   Membrane-­‐associated  RING  finger  protein  1   MAVS     Mitochondrial  antiviral  signaling  protein   Mda-­‐5     Melanoma  differentiation  associated  gene  5   MEF     Mouse  embryonic  fibroblast  

MEKK1   Mitogen-­‐activator  protein  kinase/extracellular  signal-­‐regulated  kinase  (ERK)  kinase  1   MFI     Mean  fluorescence  intensity  

MHC       Major  histocompatibility  

MIP     Macrophage  inflammatory  protein   miR     MicroRNA  

MMP     Matrix  metallopeptidase   MSM     Men  who  have  sex  with  men   MT     Microbial  translocation  

mTOR     Mammalian  target  of  rapamycin   Mx     myxovirus  resistance  gene  

MyD88       Myeloid  differentiation  primary  response  gene   NCOR2     Nuclear  corepressor  2  

NDV       Newcastle  disease  virus   NASH     Nonalcoholic  steatohepatitis   NELF     Negative  elongation  factor   NES     Nuclear  export  sequence  

NFATc2     Nuclear  factor  of  activated  T  cells,  cytoplasmic,  calcineurin-­‐dependent  2   NF-­‐κB     Nuclear  factor-­‐kappa  B  

NHP     Non-­‐human  primate   NK       Natural  killer  

NKR-­‐P1A     NK  cell  surface  inhibitory  protein  P1A   NLRP3     NLR  family,  pyrin  domain  containing  3   NLS     Nuclear  localization  sequence  

NNRTI     Non-­‐nucleoside  reverse  transcriptase  inhibitor  

NRTI       Nucleoside/nucleotide  reverse  transcriptase  inhibitors   OAS         2’,  5’oligoadenylate  synthetase  

OASL1     2ʹ′-­‐5ʹ′-­‐oligoadenylate  synthase-­‐like  protein  1   OCLN     Occludin  

ODN     Oligodeoxynucleotide  

p70S6K     Ribosomal  protein  S6  kinase,  70kDa,  polypeptide  1   PACSIN-­‐1   Protein  kinase  C  and  casein  kinase  substrate  in  neurons  1   PAMP     Pathogen-­‐associated  molecular  pattern  

PBMC       Peripheral  blood  mononuclear  cell     PCR     Polymerase  chain  reaction  

pDC       Plasmacytoid  dendritic  cell   PD-­‐1     Programed  death  receptor  1   PDGF     Platelet-­‐derived  growth  factor   PD-­‐L1         Programmed  death  ligand  1  

PECAM-­‐1   Platelet  endothelial  cell  adhesion  molecule  1  

PEST     Proline  (P),  glutamic  acid  (E),  serine  (S),  and  threonine  (T)-­‐rich     pegIFN     Pegylated  interferon  

PHH         Primary  hepatocyte   PI     Protease  inhibitor  

(16)

PI3K     Phosphoinositide  3-­‐kinase  

PIAS1       Protein  inhibitor  of  activated  STAT1   PKC     Protein  kinase  C  

PKR     Protein  kinase,  IFN-­‐inducible  dsRNA  dependent   PLSCR1       Phospholipid  scramblase  1  

PLT     Platelet  

PP2A     Protein  phosphatase  2A   PrEP     Pre-­‐exposure  prophylaxis  

PRMT1     Protein  arginine  methyl-­‐transferase  1   PRR     Pattern  recognition  receptor  

PSGL1     P-­‐selectin  glycoprotein  ligand  1   RA     Rheumatoid  arthritis  

RAG     Recombination  activation  gene  

RAGE     Receptor  for  advanced  glycation  end-­‐products   RANKL     Receptor  activator  of  nuclear  factor  kappa-­‐B  ligand   RBV     Ribavirin    

RIG-­‐I     Retinoic  Acid  Inducible  Gene  I   RLR     RIG-­‐I-­‐like  receptor  

RM       Rhesus  macaques   ROS     Reactive  oxygen  species   RPS28     Ribosomal  protein  S28  

Runx2     Runt-­‐related  transcription  factor  2   SAMHD1   SAM  domain  and  HD  domain  1   SCHL11     Schlafen  11    

SETB1     SET  domain  bifurcated  1  

SHP-­‐1       SH2  domain  containing  tyrosine  phosphatase  1   Siglec-­‐H     Sialic-­‐acid-­‐binding  immunoglobulin-­‐like  lectin     SIN3A     SIN3  transcription  regulator  homologue  A   siRNA     Small  interfering  RNA  

SIV     Simian  immunodeficiency  virus  

Slc15A4     Solute  Carrier  Family  15  (Oligopeptide  Transporter)  Member  4   SLE     Systemic  lupus  erythematosus  

SM       Sooty  mangabeys    

SMART     Strategies  for  management  of  anti-­‐retroviral  therapy   SNP     Single  nucleotide  polymorphism  

SOCS     Suppressor  of  cytokine  signaling   Sp1     Specificity  protein  1  

SRC-­‐1     Steroid  receptor  coactivator  1   ssRNA     Single-­‐stranded  RNA  

STAT     Signal  transducer  and  activator  of  transcription   STI       Structured  treatment  interruption  

STI     Sexually  transmitted  infection   STING     Stimulator  of  interferon  genes     sTNFR     Soluble  TNF  receptor  

SUMO     Small  ubiquitin-­‐related  modifier   SVR     Sustained  virological  response   Syk       Spleen  tyrosine  kinase  

TAB2     TAK1-­‐binding  protein  2  

TAK1     Transforming  growth  factor-­‐β-­‐activated  protein  kinase  1   TBK1     TANK  binding  kinase  1  

TCR     T  cell  receptor  

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TE     Transient  elastography  

TGFβ     Transforming  growth  factor  beta  

Tim3     T  cell  immunoglobulin  mucin  family  member  3   TIMP     Tissue  inhibitors  of  metalloproteinase  

TIR     Toll/IL1  receptor       TLR     Toll-­‐like  receptor  

TNF     Tumor  necrosis  factor   TPO     Thrombopoietin  

TRAF     Tumor  necrosis  factor-­‐associated  factor  

TRAIL     Tumor  necrosis  factor  apoptosis-­‐inducing  ligand   TRIF     TIR-­‐domain-­‐containing  adapter-­‐inducing  IFNβ   Treg     Regulatory  T  cells  

TREM     Triggering  receptor  expressed  on  myeloid  cells   TREX1     Three  prime  repair  exonuclease  1  

TRIM     Tripartite  motif-­‐containing  protein   Tyk2         Tyrosine  kinase  2  

UBE2N     Ubiquitin-­‐conjugating  enzyme  E2N  

UBE2V1     Ubiquitin-­‐conjugating  enzyme  E2  variant  1   UNC93B1   Unc93  (C.  Elegans)  Homolog  B  

USA     United  states  of  America   USP18       Ubiquitin-­‐specific  peptidase     UTR     Untranslated  region  

VCAM-­‐1   Vascular  cell  adhesion  molecule-­‐1  

Viperin     Virus  inhibitory  protein,  endoplasmic  reticulum-­‐associated,  IFN-­‐inducible   VL     Viral  load  

VSV     Vesicular  stomatitis  virus   WISH     Women’s  interagency  HIV  study   XBP-­‐1     X-­‐box  binding  protein  1  

XCI     X-­‐chromosome  inactivation  

 

 

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List  of  figures    

 

Introduction  

 

Figure  1     pDC  morphology  

Figure  2     pDC  development  in  the  bone  marrow   Figure  3     Diversity  of  IFNAR  signaling  

Figure  4   Regulation  of  TLR7/9  pathway  in  pDCs   Figure  5   IRF5  gene  structure  

Figure  6   Role  of  IRF5  in  the  modulation  of  B  cell  function  

Figure  7   Deleterious  role  of  pDC-­‐derived  IFNα  in  SLE  pathogenesis   Figure  8   Evolution  of  clinical  parameters  during  HIV-­‐1  infection   Figure  9   HIV-­‐1  restriction  factors  

Figure  10   IFN  response  and  immune  activation  in  pathogenic  versus  non-­‐pathogenic  SIV  infection   Figure  11   Mechanisms  underlying  dichotomous  role  of  IFNα  in  HIV-­‐1  infection  

Figure  12   Mechanisms  of  action  of  ERs    

Figure  13   Sex  differences  throughout  the  course  HIV-­‐1  infection  

Figure  14   Plasma  levels  of  IFNα,  peripheral  pDCs  numbers  and  clinical  parameters  during  HCV  infection   Figure  15   Innate  sensing  of  HCV  in  hepatocytes  and  pDCs  

Figure  16   Crosstalk  between  IFNα  and  IFNλ  signaling  in  HCV-­‐infected  liver  

Figure  17   Mechanisms  underlying  accelerated  progression  to  fibrosis  in  HIV-­‐1-­‐HCV  co-­‐infection    

Methods  

 

Figure  M1   Principle  and  workflow  of  the  QuantiGene®  FlowRNA  Assay  

Figure  M2   Validation  of  the  QuantiGene®  FlowRNA  Assay  to  the  study  of  pDC  IFNα  pathway  

Figure  M3   Comprehensive  evaluation  of  TLR7-­‐mediated  cytokine  induction  in  pDCs  from  single-­‐cell  analysis   Figure  M4   Utilization  of  the  QuantiGene®  FlowRNA  Assay  to  quantify  IRF5  mRNA  levels  simultaneously  in  

multiple  PBMCs  subsets    

Discussion  

 

Figure  D1   Supplementary  data  on  sex  differences  in  TLR7/IFNα  pathway  in  pDCs  

Figure  D2   Association  between  ISGs  levels,  IFNAR1  expression  and  IL28B  polymorphism  in  HCV-­‐HIV-­‐1  co-­‐ infected  patients  

List  of  tables  

   

Table  1   Characteristics  of  pDC-­‐like  cell  lines  

Table  D1   Fold  change  in  normalized  expression  of  IFN  genes  upon  IRF5  recombinant  protein  delivery   compared  to  control  in  sorted  pDCs  stimulated  for  2hours  with  CL097  

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Résumé  de  la  thèse  

 

Les  interférons  de  type  I  (IFN-­‐I)  peuvent  être  produits  par  toutes  les  cellules  mais  les  rares  cellules  dendritiques   plasmacytoïdes   en   sont   les   principales   cellules   productrices.   Ils   induisent   de   nombreux   effets   antiviraux   et   immuno-­‐modulateurs.  Un  nombre  croissant  d’études  rapporte  leur  rôle  délétère  dans  certaines  maladies  auto-­‐ immunes  et  dans  différentes  infections  virales.  L’IFNα  orchestre  de  nombreux  mécanismes  pathogéniques  dans   l’infection   par   le   virus   de   l’immunodéficience   humaine   de   type   1   (VIH-­‐1).     Bien   que   les   traitements   antirétroviraux  ont  largement  contribué  à  l’amélioration  de  la  qualité  de  vie  des  individus  infectés  par  le  VIH-­‐1,   ces   derniers   sont   enclins   au   développement   de   maladies   non-­‐liées   au   SIDA   telles   que   les   maladies   cardiovasculaires   ou   hépatiques.   Les   défauts   d’activation   immunitaire   et   d’inflammation   persistant   chez   ces   patients  et  particulièrement  ceux  liés  au  dysfonctionnement  de  la  voie  de  l’IFNα  pourraient  être  en  cause.  En   l’absence   d’une   cure   fonctionnelle,   les   stratégies   visant   à   décroître   les   niveaux   d’activation   immunitaire   et   d’inflammation,  notamment  en  ciblant  la  signalisation  de  l’IFNα  sont  pertinentes.  Cependant,  les  mécanismes   moléculaires  associés  à  un  effet  immuno-­‐modulatoire  donné  ne  sont  qu’incomplètement  compris.  L’étude  de   modèles   physiologiques   et   pathophysiologiques   peut   fournir   des   informations   cruciales   sur   les   moyens   d’exploiter  la  signalisation  de  l’IFNα  dans  un  but  thérapeutique.    

 

Les  objectifs  de  ma  thèse  se  déclinent  en  deux  axes  :    

1. Identification  des  mécanismes  responsables  de  la  production  d’IFNα  plus  importante  chez  les  femmes  par   rapport  aux  hommes  :  Contribution  du  facteur  régulateur  interféron  5  (IRF5)  

 

Les   pDCs   de   sujets   sains   féminins   produisent   plus   d’IFNα   en   réponse   à   la   stimulation   du   récepteur   Toll-­‐like   7   (TLR7)  que  les  pDCs  de  sujets  sains  masculins.  Les  mécanismes  impliqués  dans  cette  différence  n’ont  été  que   partiellement  identifiés.  Des  études  précédentes  ont  révélé  l’implication  de  la  voie  de  signalisation  du  récepteur   à  l’œstrogène  alpha  (ERα).  La  voie  de  signalisation  de  TLR7  des  pDCs  s’organise  autour  de  la  famille  des  facteurs   régulateurs   interféron   (IRFs).   En   particulier,   IRF7   est   connu   pour   son   rôle   essentiel   dans   l’induction   de   la   transcription   de   l’IFNα.   Des   parallèles   pathophysiologiques   avec   le   lupus   systémique   erythémateux   (SLE),   une   maladie  autoimmune  dont  la  prévalence  est  plus  importante  chez  les  femmes  et  associée  à  une  activation  de  la   voie  de  l’IFNα,  nous  ont  conduit  à  étudier  le  rôle  d’IRF5.  En  effet,  des  polymorphismes  du  gène  IRF5,  reliés  à  une   expression  d’IRF5  et  une  activation  de  la  voie  de  l’IFNα  accrues,  sont  associés  au  SLE.  Nos  résultats  montrent   que  les  pDCs  de  sujets  sains  féminins  expriment  plus  d’IRF5  que  les  pDCs  de  sujets  sains  masculins,  alors  qu’il  n’y   a   pas   de   différence   d’expression   d’IRF7.   En   outre,   l’augmentation   de   l’expression   d’IRF5,   naturelle   ou   induite   expérimentalement,   est   associée   à   une   production   plus   forte   d’IFNα.   Finalement,   nous   montrons   que,   par   rapport  à  des  pDCs  de  souris  sauvages,  les  pDCs  de  souris  dont  l’expression  du  gène  ESR1  (codant  pour  ERα)  est  

(21)

invalidée   spécifiquement   dans   les   cellules   dendritiques   ou   dans   le   compartiment   hématopoïétique   expriment   significativement  moins  d’IRF5  et  montrent  par  ailleurs  un  défaut  de  production  d’IFNα  en  réponse  à  TLR7.  Nous   démontrons  ainsi  un  mécanisme  par  lequel  la  plus  forte  expression  d’IRF5  dans  les  pDCs  chez  les  sujets  sains   féminins,  sous  le  contrôle  d’ERα,  participe  à  leur  production  plus  élevée  d’IFNα  en  réponse  à  TLR7.  

 

2. Comparaison   de   la   voie   de   l’IFNα/TLR7   dans   les   pDCs   et   des   niveaux   d’activation   immunitaire   et  

d’inflammation  chez  des  patients  co-­‐infectés  par  le  VIH-­‐1  et  le  virus  de  l’hépatite  C  et  des  patients  mono-­‐ infectés  par  le  VIH-­‐1  sous  traitement  antirétroviral    

 

La  co-­‐infection  par  le  virus  de  l’hépatite  C  (VHC)  est  aujourd’hui  l’une  des  principales  causes  de  mortalité  parmi   les   individus   infectés   par   le   VIH-­‐1.   Bien   qu’il   n’y   ait   pas   de   consensus,   différentes   études   ont   rapportés   des   niveaux  accrus  d’activation  immunitaire  et  d’inflammation  chez  les  individus  co-­‐infectés  par  le  VIH-­‐1  et  le  VHC   par  rapport  aux  individus  mono-­‐infectés  par  le  VIH-­‐1.  L’inflammation  est  un  des  facteurs  contribuant  à  la  fibrose   hépatique.  Tant  le  VIH-­‐1  que  le  VHC  activent  et  altèrent  la  voie  de  signalisation  des  IFN  de  type  I  et  de  TLR7   associée  aux  pDCs.  La  contribution  de  ces  diverses  effets  sur  la  réponse  finale  des  pDCs  reste  à  déterminer.  Nous   avons   émis   l’hypothèse   que   l’activation   immunitaire   chronique   plus   élevée   observée   chez   des   individus   co-­‐ infectés  par  le  VIH-­‐1  et  VHC  pourrait  être  due  à  un  dysfonctionnement  de  la  voie  de  TLR7/IFN-­‐I  dans  les  pDCs. Nous  n’avons  pas  observé  de  différence  d’activation  des  pDCs  et  cellules  T  mais  un  plus  fort  épuisement  de  ces   cellules  chez  les  individus  co-­‐infectés  à  fibrose  minime  ou  modéré  que  mono-­‐infectés.  À  l’opposé,  les  patients   co-­‐infectés  ont  une  plus  d’inflammation.  La  voie  de  TLR7/IFN-­‐I  dans  les  pDCs  reste  plus  activée  chez  les  patients   infectés   par   le   VIH-­‐1   sous   traitement   antirétroviral   suppressif   par   rapport   aux   donneurs   sains,   comme   déterminée  par  les  niveaux  d’IRF7  et  de  STAT1  phosphorylés.  Enfin,  l’analyse  du  transcriptome  des  pDCs  révèle   une   signature   de   gènes   stimulés   par   l’IFN   plus   forte   chez   les   patients   co-­‐infectés   que   mono-­‐infectés,   qui   est   associée  à  la  sévérité  de  l’infection.  Les  traitements  anti-­‐VHC  sont  aujourd’hui  recommendés  uniquement  pour   les   patients   (co-­‐infectés   ou   mono-­‐infectés   par   le   VHC)   dont   le   stade   de   fibrose   est   relevé.   Nos   données   suggèrent  que  les  patients  co-­‐infectés  par  le  VIH-­‐1  et  le  VHC,  même  à  fibrose  minime,  pourraient  bénéficier  d’un   traitement  plus  précoce.  

   

Ce  travail  de  thèse  met  donc  en  lumière  des  mécanismes  associés  à  une  plus  grande  production  d’IFNα  associée   à  une  inflammation  et/ou  activation  immunitaire  délétères  et  identifie  de  nouvelles  cibles  thérapeutiques  pour   la  moduler  la  voie  de  l’IFNα.  

 

 

 

(22)

Preface  

 

One  can  say  that  sex  differences  and  co-­‐infection  with  the  human  immunodeficiency  virus  type  1  (HIV-­‐1)   and  the  hepatitis  C  virus  (HCV)  is  a  surprising  association  and  one  would  be  right  on  many  aspects.  However,   taking  closer  look  shows  otherwise.  

   

  Type   I   IFNs   are   fascinating.   Discovered   in   1957,   more   than   half   a   century   ago,   for   their   antiviral   properties,  there  is  still  plenty  we  do  not  know  about  them.  They  can  be  produced  by  virtually  any  cell  type,  but   a   rare   population   of   immune   cells,   known   as   plasmacytoid   dendritic   cells   (pDCs),   are   recognized   as   the   professional  producers  of  type  I  IFNs.  The  identification  of  the  various  immunomodulatory  functions  of  type  I   IFNs   mark   the   cornerstone   in   our   current   understanding   of   their   role   in   immune   responses.     Their   signaling   pathways,  both  upstream  and  downstream  of  type  I  IFN  production,  could  almost  be  seen  as  labyrinths  given   the  complexity  and  the  multiple  crossroads  that  can  lead  to  common  outcomes.  Rather  type  I  IFNs  signaling  in   the   current   state   of   knowledge   should   be   considered   as   a   gamebook,   in   which   the   narrative   branches   along   various   paths,   ultimately   leading   to   multiple   stories.   Indeed,   while   type   I   IFNs   are   the   subject   of   a   steadily   extensive   research,   which   has   uncovered   multiple   molecules,   pathways   and   effects   associated   to   type   I   IFNs,   one  major  question  remains  to  be  answered.  What  guide,  molecularly  speaking,  drives  a  given  effect?  Or  are   type  I  IFNs-­‐driven  immune  responses  inherently  indistinctly  induced?  

  Increasing   evidences   have   highlighted   a   detrimental   role   of   type   I   IFNs   in   various   viral   infections.   Notably,   pioneering   work   in   HIV-­‐1   infection   has   highlighted   the   dichotomous   role   of   IFNα.   HIV-­‐1   infection   remains   a   global   concern.   Although   the   development   of   effective   antiretroviral   treatment   has   tremendously   improved  the  quality  of  life  in  the  HIV-­‐1  infected  population,  they  continue  to  suffer  from  increased  morbidity.   In   the   past   decades,   the   main   cause   of   morbidity   has   shifted   from   AIDS-­‐related   events   to   non-­‐AIDS   related   events   including   cardiovascular   and   liver   diseases.   Importantly,   IFNα-­‐driven   immune   activation   and   inflammation  also  contributes  to  the  development  of  non-­‐AIDS  related  events.  In  the  absence  of  functional  cure,   strategies  aimed  at  decreasing  immune  activation  and  inflammation  and  in  particular  strategies  targeting  IFNα   signaling  are  relevant.  Physiological  and  pathophysiological  models  can  provide  critical  insights  on  how  type  I  

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(24)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Introduction  

 

 

(25)
(26)

 

I.

Orchestration   of   the   multifaceted   functions   of   plasmacytoid   dendritic  

cells  around  IFNα  production  

 

 

1.

Plasmacytoid  dendritic  cells:  “Professional  producers  of  IFNα”  

 

1.1.  General  characteristics  of  the  plasmacytoid  dendritic  cells

   

Plasmacytoid  dendritic  cells  (pDCs)  were  first  referenced  as  an   "enigmatic   plasmacytoid   T   cells"   in   the   paracortical   area   of   reactive   lymph  nodes  in  1958  by  Lennert  and  Remmele.  They  were  then  partially   characterized   in   the   early   1990s   as   a   rare   subset   of   human   peripheral   blood  leukocytes  responsible  for  high  level  interferon  (IFN)α  production   but   were   identified   as   a   subset   of   dendritic   cells   (DC)   only   in   the   late   1990s.   pDCs   are   relatively   quiescent,   as   suggested   by   the   low   rate   of   incorporation   of   the   DNA   base   analog   bromodeoxyuridine   (BrdU)   and   their   turnover   is   rapid   (about   2   weeks)   1,2.   The   combination   of   quiescence   and   short   half-­‐life   of   pDCs   may   be   a   contributing   factor   towards  the  small  percentage  they  represent  in  the  immune  system  2.   Indeed,   pDCs   circulate   in   the   peripheral   blood   of   adults   and   neonates   where   they   represent   about   0.1-­‐0.5%   of   the   human   peripheral   blood   mononuclear   cells   (PBMC)3.   They   reside   primarily   in   the   lymphoid   organs  (lymph  nodes  (LNs),  tonsils,  spleen,  thymus,  bone  marrow,  and   Peyer’s  patches)  in  the  steady  state,  entering  the  LNs  from  the  blood3.   Only  small  numbers  of  pDCs  are  found  in  peripheral  tissues  in  non-­‐inflammatory  conditions  with  the  exception   of   kidneys,   intestine   and   fetal   liver3.   pDCs   are   small   (8-­‐10μm)   and   display   the   morphology   of   secretory   lymphocytes:  they  are  round  with  a  large  cytoplasm,  have  an  extensive  rough  endoplasmic  reticulum  (ER),  and   do   not   exhibit   dendrites   as   found   on   conventional   DCs   (cDCs)   as   shown   in   Figure   1   1

.  

They   undergo   morphological  changes  upon  stimulation  with  interleukin  (IL)-­‐3  and  CD40L  or  with  viral  stimulation.  

  pDCs  are  characterized  by  the  absence  of  expression  of  the  lineage  markers  of  T  lymphocytes  (CD3),  B   lymphocytes  (CD19),  natural  killer  (NK)  cells  (CD56)  and  monocytes  (CD14  and  CD16).  They  express  high  levels  of   B  cell  marker  B220/CD45RA,  high  levels  of  the  alpha  chain  of  the  IL-­‐3  receptor  (CD123)  and  low  levels  of  major   histocompatibility   (MHC)   class   II   molecules.   pDCs   also   express   CD4   and   several   adhesion   molecules   including   CD31,  CD43,  CD44,  CD47,  CD62L,  CD99,  and  CD162  (also  known  as  SELPLG,  CLA)  that  may  play  an  important  role   in  the  tethering  and  rolling  of  pDCs  on  endothelial  cell.  Homologs  of  human  pDCs  have  been  identified  in  mice  4.     pDCs  can  be  identified  thanks  to  the  expression  of  specific  lineage  markers  such  as  blood  dendritic  cell  antigen  

 

 

Figure  1  :  pDC  morphology    

 

Transmission   electron   microscopy   of   pDCs   shows     a   nuclei   with   marginal   heterochromatin   and   a   cytoplasm containing   well-­‐developed   rough endoplasmic   reticulum,   small   Golgi   apparatus,  and  many  mitochondria.     From  [1]  

Figure

Figure   1   :   pDC   morphology      
Figure   2   :   pDC   development   in   the   bone   marrow   
Table   1:   Characteristics   of   pDC-­‐like   cell   lines       
Figure   3:   Diversity   of   IFNAR   signaling   
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